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一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置的制作方法

文檔序號(hào):6082332閱讀:910來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于測(cè)量電感值的電工儀表。
現(xiàn)有技術(shù)中,測(cè)量電感值的方式及其產(chǎn)品種類很多,但其基本測(cè)量方案主要是采用電感--電壓變換方式、電感振蕩變換方式、電流--電壓或電壓--電流變換方式、交流阻抗電橋方式、自動(dòng)平衡電橋方式,以及諧振回路方式等。如美國(guó)專利US3855554、US4045728、US4258315,蘇聯(lián)專利SU470767、SU478266、SU737865,英國(guó)專利GB1367900、GB1416137等。最近日本推出DM6040D及DL-6243型袖珍式數(shù)字電容電感表,其測(cè)量電感也是采用自動(dòng)平衡電橋方式,測(cè)量范圍電容分為六檔,從幾十皮法拉(ρF)至200微法拉(μF),電感分為五檔,從幾十微亨(μH)至20亨利(H),此外,若電感自身的直流電阻較大時(shí),會(huì)引起較大的測(cè)量誤差。
上述產(chǎn)品大致可分為普通測(cè)量?jī)x表和數(shù)字式測(cè)量?jī)x表兩大類。一般來(lái)說(shuō),普通測(cè)量?jī)x表精度較低,使用不方便;數(shù)字測(cè)量?jī)x表精度較高,但內(nèi)部電路復(fù)雜,成本較高。
設(shè)計(jì)一種既能保證測(cè)量精度和較寬的測(cè)量范圍,操作方便,又能降低成本的電感測(cè)量?jī)x表是本實(shí)用新型的目的。
本實(shí)用新型提出一種利用電容表測(cè)量電感值的新裝置,即在電容表與被測(cè)電感元件之間附加一個(gè)簡(jiǎn)單的電感--電容轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器將被測(cè)電感線性地轉(zhuǎn)換為某一相應(yīng)的電容值后,再由電容表讀出被測(cè)電感值,其原理框圖如附

圖1所示。
附圖1為一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置的原理框圖。1為電感--電容轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器由數(shù)只運(yùn)算放大器A和數(shù)只阻抗元件Z連成;2為被測(cè)電感元件;3為電容表。M--N為電感——電容轉(zhuǎn)換器1與被測(cè)電感元件2之間的接線端口,P--Q為電感--電容轉(zhuǎn)換器1與電容表3之間的接線端口。當(dāng)被測(cè)電感元件2的兩端接在電感--電容轉(zhuǎn)換器1的端口M——N端之后,由于轉(zhuǎn)換器的阻抗轉(zhuǎn)換作用,其另一端P--Q端可等效為一個(gè)相應(yīng)的電容值CX,電容表的兩個(gè)測(cè)量端測(cè)出這個(gè)對(duì)應(yīng)的等效電容值CX,即可換算出被測(cè)電感元件的電感值LX,即LX=KCX。被測(cè)電感值的測(cè)量精度決定于電容表的精度,以及電感--電容轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和線性,其測(cè)量范圍與電容表本身的測(cè)量范圍相關(guān)。
顯而易見(jiàn),這種測(cè)量電感值的技術(shù)方案十分簡(jiǎn)單,對(duì)電容表不需作任何改動(dòng),對(duì)其測(cè)量電容值的功能和特性不產(chǎn)生任何影響。
本實(shí)用新型的實(shí)施關(guān)鍵是要具有一個(gè)較高精度的電感--電容轉(zhuǎn)換器裝置。附圖2、3是本實(shí)用新型的兩個(gè)實(shí)施例。
附圖2為一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置實(shí)施例1的原理框圖,如附圖2所示,電感-電容轉(zhuǎn)換器1中的運(yùn)算放大器A的反相輸入端與被測(cè)電感元件2相連的M端之間接有阻抗元件Z1,同時(shí),還與A的輸出端之間接有阻抗元件Z2;A的同相輸入端與電容表3相連的P端相連,并與A的輸出端之間接有阻抗元件Z3;電容表3相連的P和Q端之間接有阻抗元件Z4;被測(cè)電感元件2相連的N端與電容表3相連的Q端之間直接相連。
附圖3為一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置實(shí)施例2的原理框圖,如附圖3所示,運(yùn)算放大器A的反相輸入端除與A的輸出端之間接有阻抗元件Z2外,還與電容表3相連的P端之間接有阻抗元件Z4;A的同相輸入端除與電容表3相連的P端之間接有阻抗元件Z3外,還與被測(cè)電感元件2相連的N端直接相連,并同時(shí)與電容表3相連的Q端相連;A的輸出端與被測(cè)電感元件2相連的M端之間接有阻抗元件Z1。
本實(shí)用新型的實(shí)施要點(diǎn)是需要精確地調(diào)配各阻抗元件值,其目的在于(1)盡量減小最終測(cè)得的電感值的測(cè)量誤差,亦即確保電感--電容轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和線性。
(2)使電感——電容轉(zhuǎn)換器的兩對(duì)端口之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)K為10的整數(shù)次冪,在這種情況下,被測(cè)電感值LX的單位(國(guó)際制單位,下同)與等效電容值CX的單位一一對(duì)應(yīng)。例如,可使1皮法拉(ρF)的電容對(duì)應(yīng)于1微亨(μH)的電感,1納法拉(nF)的電容對(duì)應(yīng)于1毫亨(mH)的電感,1微法拉(μF)的電容對(duì)應(yīng)于1亨利(H)的電感。這樣,從電容表各檔量程測(cè)得等效電容CX的值后,使可根據(jù)對(duì)應(yīng)單位直接讀出被測(cè)電感元件的電感值LX,不需另外換算,即,若電容表測(cè)得等效電容值為8.2nF,則被測(cè)電感元件的電感值為8.2mH,以此類推。
還要提及的是,利用本實(shí)用新型測(cè)量的電感值是一個(gè)理想的純電感值,它與被測(cè)電感元件自身的直流電阻無(wú)關(guān)。也就是說(shuō),被測(cè)電感元件自身直流電阻大小對(duì)測(cè)量的電感值毫無(wú)影響。這一特點(diǎn)是十分有益的,因?yàn)樵诂F(xiàn)有測(cè)量電感值的技術(shù)中一般較難做到這一點(diǎn),即被測(cè)電感元件自身的直流電阻會(huì)影響測(cè)量精度。因此,本實(shí)用新型除了能夠保證足夠的測(cè)量精度之外,還可以利用電感品質(zhì)因素計(jì)算公式Q=2πfL/R,在另外測(cè)出電感元件的直流電阻R之后,根據(jù)工作頻率f間接求出電感元件的Q值。
發(fā)明人曾選用日本產(chǎn)DM6013型袖珍數(shù)字電容表實(shí)施本實(shí)用新型,該電容表8檔測(cè)量電容值范圍為從幾ρF到2000μF,故相應(yīng)測(cè)量電感值的范圍可以從幾μH到2000H,上限及下限測(cè)量范圍均比日本產(chǎn)DM6040D型袖珍數(shù)字電容電感表寬一個(gè)數(shù)量級(jí)(改變電感--電容轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換系數(shù),還可以進(jìn)一步擴(kuò)展上限和下限的測(cè)量范圍),而且精度相當(dāng),即在2H范圍內(nèi),電感值的測(cè)量誤差不超過(guò)2-3%,2H以上時(shí),誤差不超過(guò)3-5%,但其電路簡(jiǎn)單,生產(chǎn)、維修方便,成本可實(shí)現(xiàn)大幅度下降。利用本實(shí)用新型技術(shù)不僅可以生產(chǎn)新型的電感--電容測(cè)量?jī)x表,尤其是可以將本實(shí)用新型的電感——電容轉(zhuǎn)換器做成獨(dú)立裝置,與目前已為用戶廣泛擁有的袖珍數(shù)字電容表配套,使其開(kāi)發(fā)出具有測(cè)量電感值的新功能。
權(quán)利要求1.一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置,其特征是在被測(cè)電感元件2與電容表3之間連接一個(gè)具有兩對(duì)端口的電感--電容轉(zhuǎn)換器1,電感--電容轉(zhuǎn)換器1與被測(cè)電感元件2之間的連接端口為M-N,與電容表3之間的連接端口為P-Q,電感-電容轉(zhuǎn)換器1由一只運(yùn)算放大器A和四只阻抗元件Z(Z1、Z2、Z3、Z4)連成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置,其特征是運(yùn)算放大器A的反相輸入端與被測(cè)電感元件2相連的M端之間接有阻抗元件Z1,同時(shí),還與A的輸出端之間接有阻抗元件Z2;A的同相輸入端與電容表3相連的P端相連,并與A的輸出端之間接有阻抗元件Z3;電容表3相連的P和Q端之間接有阻抗元件Z4;被測(cè)電感元件2相連的N端與電容表3相連的Q端之間直接相連。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置,其特征是運(yùn)算放大器A的反相輸入端除與輸出端之間接有阻抗元件Z2外,還與電容表3相連的P端之間接有阻抗元件Z4;A的同相輸入端除與電容表3相連的P端之間接有阻抗元件Z3外,還與被測(cè)電感元件2相連的N端直接相連,并同時(shí)與電容表3相連的Q端相連;A的輸出端與被測(cè)電感元件2相連的M端之間接有阻抗元件Z1。
4.如權(quán)利要求1至3所述的一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置,其特征是M-N與P-Q兩對(duì)端口之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)K為10的整數(shù)次冪。
專利摘要一種利用電容表測(cè)量電感值的裝置,其特征是在被測(cè)電感元件與電容表之間附加一個(gè)電感-電容轉(zhuǎn)換器,可將被測(cè)電感值等效轉(zhuǎn)換為一個(gè)相應(yīng)的電容值,然后由電容表讀出并換算出被測(cè)電感值,具有電路簡(jiǎn)單可靠,測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。使用本技術(shù)可以生產(chǎn)具有測(cè)量電感、電容功能的電感-電容表,尤其可以將電感-電容轉(zhuǎn)換器做成獨(dú)立裝置,與目前廣泛使用的袖珍數(shù)字電容表配套,使其開(kāi)發(fā)出具有測(cè)量電感值的新功能。
文檔編號(hào)G01R27/26GK2035094SQ88203348
公開(kāi)日1989年3月29日 申請(qǐng)日期1988年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月9日
發(fā)明者于志平, 趙晶 申請(qǐng)人:武漢地質(zhì)學(xué)院
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